一種用於聚甲氧基二甲醚合成的等溫反應器的製作方法

2024-03-26 15:44:05

本發明涉及化工生產工藝及設備技術領域，具體涉及一種用於聚甲氧基二甲醚合成的等溫反應器。

背景技術：

在化工生產中，經常會遇見氣氣相、氣液相、液液相反應的強放熱反應，例如合成聚甲氧基二甲醚，需在催化劑作用下進行催化合成反應，此催化反應會放出大量熱量，而聚甲氧基二甲醚的催化合成反應需要在90℃下才能穩定進行。目前工業上的反應器結構一般採用換熱式，先反應後移熱，由於採用換熱反應器，反應不能在最適合的溫度下反應，反應溫度不易控制，且反應器中間不放置反應管，不僅浪費空間，也使得反應不充分導致產品品質下降。對現有反應器進行必要的改進，設計新的反應器，對於解決諸如控制聚甲氧基二甲醚的反應溫度問題，提高產品品質，成為業界共同的課題。

技術實現要素：

發明目的：本發明針對現有反應器不能較好控制反應溫度的問題，尤其是不能較好控制聚甲氧基二甲醚的反應溫度問題，提出了一種用於聚甲氧基二甲醚合成的等溫反應器。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提出了一種用於聚甲氧基二甲醚合成的等溫反應器，其特徵在於：包括外殼和列管，所述列管設於外殼內，所述列管內裝填有固體酸催化劑，所述列管兩端設有管板，所述外殼的頂端和底端分別設有原料入口和反應液出口，所述外殼上部設有循環回水口，所述外殼下部設有循環上水口，所述原料入口連接有霧化旋轉噴嘴。

作為優選，所述列管的直徑為4～6cm。

作為優選，所述固體酸催化劑顆粒直徑為5～7mm。

作為優選，所述列管外側設有翅片。

作為優選，所述反應液出口設有濾網。

本發明的工作原理為，用於強放熱等溫反應時，反應物經原料入口進入，均勻且分散的流入密集的列管中，進行催化合成反應；在反應的同時，冷卻介質循環，及時取走反應熱量。

有益效果：本發明將反應分散到多個點進行，密集排布的列管也增大了殼程腔體的容積，使每一根單獨的列管與冷卻介質充分接觸，在反應的同時進行移熱，實現了嚴格控制反應溫度，操作控制簡單，減少設備投資及副產物的量，提高原料收率及產品純度。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為霧化旋轉噴嘴示意圖。

其中，外殼1、列管2、循環上水口3、反應液出口4、原料入口5、循環回水口6和霧化旋轉噴嘴7。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明。

根據上述技術方案，本實施例中提出了一種用於聚甲氧基二甲醚合成的等溫反應器，包括外殼1和列管2，所述列管2設於外殼1內，所述列管2內裝填有固體酸催化劑，所述列管2兩端設有管板，所述外殼1的頂端和底端分別設有原料入口5和反應液出口4，所述外殼1上部設有循環回水口6，所述外殼1下部設有循環上水口3，所述原料入口5連接有霧化旋轉噴嘴7。相比於現有的等溫反應器，本發明在反應器中心處均勻的排布列管，增加了反應面積，並且合理的安排殼程，使得每一個單獨的列管都能充分接觸冷卻介質，更好的操控反應溫度。

反應過程為，混合原料液經過霧化旋轉噴嘴7進入等溫反應器進行催化合成反應，混合原料液經霧化旋轉噴嘴7分液後，能夠均勻的流向列管2，充分利用列管2的空間，在列管2中的流化床內裝配有適量的顆粒狀固體酸催化劑，霧化後的原料表面積增大，能夠更好的與催化劑接觸，同時催化劑顆粒的直徑應小於列管直徑的八分之一，當顆粒過大時反應進行不充分，顆粒過小時，反應時間過短難以控制產品質量。在進行反應的同時，冷卻介質經由循環上水口3進入，由循環回水口6流出，冷卻介質在列管2之間流通帶走反應產生的熱量。最後，混合原料液經過充分反應後，得出的反應液經過反應液出口4流出。本發明結構簡單，且催化劑機械損耗小，適用於大規模化工生產。

本發明特別用作聚甲氧基二甲醚催化合成反應器，該反應需要在90℃下才能穩定進行。因生產量巨大，所以應根據實際生產需求來設置混合原料的進料流量及進料壓力，且混合原料通過原料入口5時的溫度應當低於90℃。為了提高生產效率，本實施例選用的列管2為直徑達6cm的大型列管，且徑向溫差不超過2～3℃，不僅增大了反應器容量，還能保證列管2傳熱均勻，使反應嚴格控制在90℃內。為了使反應充分進行，所選用的催化劑顆粒直徑應當小於列管2直徑的八分之一，本實施例中催化劑顆粒直徑為7mm，經過大量實踐表明按此比例關係進行生產，可使催化劑充分利用，與反應原料充分接觸，且反應過後催化劑餘渣少。考慮到生產成本，本實施例中選擇水作為冷卻介質，冷卻水從循環上水口3進入，溫度在30℃，自循環回水口6流出，溫度為40℃。反應液從反應液出口4流出時溫度為89℃。通過監測反應液流出時的溫度來控制冷卻介質的流量，實現反應器的等溫操作，嚴格控制反應溫度，減少了設備投資及副產物的量，提高了原料產率及產品純度。本發明涉及化工生產，各部分組成部件必須具有極高的防腐性、耐磨性、穩定性、防塵性以及較低的接觸熱阻。

本實施例中列管2外還設有翅片，將列管2作為換熱管使用，翅片增大了與冷卻介質接觸面積，提高換熱效率，使反應在穩定的溫度下進行。

由於在生產過程中，流出的反應液中可能含有大顆粒雜質，會影響後續加工，降低產品純度，因此在反應液出口4出設有可拆卸濾網，過濾雜質。

應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。